塔博士课堂 | 电缆聚乙烯绝缘或护套表面缺陷的成因
发布时间:2020-06-01

聚乙烯是性能优异的电缆绝缘和护套材料,具有优良的电气性能、低温性能、良好的化学稳定性和较小的密度等诸多优点,但同时也存在一些不足:多数聚乙烯品种塑化温度高,如加工工艺条件不当,就会产生表面缺陷,易造成电缆在储存和使用中出现绝缘或护套开裂等。


01
常见的表面质量问题


① 电缆表面出现凹坑(见图 1) ,有时连成一片形成凹凸不平的“核挑皮”状。

② 电缆两侧对称位置沿轴向各形成一道类似刀刻的直线痕迹(见图2)。

③ 电缆表面出现散布的小坑,这些小坑形状有别于图1所示的凹坑,图1所示的凹坑是中部凹下去的,而这种坑是周边低于挤出层表面,中间却微微凸起,就像火山口中放了一个大馒头的形状(见图3)。

④ 电缆表面呈“鼓包”,严重时有一连几个,就像冰糖葫芦(见图4),这种情况在10 kV 架空绝缘电缆上较多见。



 

表面凹坑

   图2

两侧沿轴向类似刀刻的直线痕迹



电缆表面出现散布的小坑

图4 

电缆表面的“鼓包


02
产生原因分析

         


①  上述图1的情况是聚乙烯从机头挤出后,在进入冷却水前有水滴溅落在线的表面。图2的情况是电缆一半没入水中,一半露出水面,在水中半沉半浮而形成 以上两种情况是因为高温熔融的聚乙烯冷却速度不一致所形成。水珠溅落处和半沉于水的部分先与水接触,热量很快传导给水,迅速冷却,而暴露在空气中的部分主要靠辐射散热,冷却缓慢,因此与水接触部分先冷却收缩,而与空气接触部分还处于高温熔融状态,因冷却速度的差异形成凹凸不平的表面和在水与空气界面形成类似刀刻的直线痕迹。

②  图3的情况与电缆表面附有气泡有关,当电缆进入水中后,其表面经常会有气泡附着,而有气泡附着的位置冷却后就会有“火山口”样的小坑包,一个气泡形成一个小坑包。这是因为气泡将空气包覆于聚乙烯表面,聚乙烯与水接触部分冷却迅速,而气泡覆盖的部分冷却缓慢,这样形成四周低、中间高的圆形坑包。

形成气泡附着电缆表面的原因有:①冷却用的循环水流进水槽时流速快、水流急,高速水流将空气带入水中,一部分从水中自然逸出,一部分附着到电缆表面,形成气泡。②为避免聚乙烯骤冷而引起的残留内应力,并导致应力开裂,一般要求冷却水的温度设定为 90 ℃-60 ℃一室温,即进行高低温分段冷却。但选用水温过高时,超过200 ℃的熔融聚乙烯进入冷却水中会使聚乙烯界面处的水温骤然升高,导致部分的水汽化,在电缆表面形成大密度的气泡。

“冰糖葫芦”的形成的原因:一是电缆线芯表面潮湿,高温熔融聚乙烯挤包上去以后导致水分汽化,其体积会急剧膨胀;二是与线芯结构有关,特别JKLY-10 kV 电缆,紧压导体外包覆一层密闭的导体屏蔽,高温熔融聚乙烯挤包上去后由于热传导的作用,导致线芯内部空气的膨胀,但是紧压导线结构密实,膨胀的热空气无法沿电缆线芯轴向全部逸出,于是沿径向将熔融聚乙烯拱起并形成环形鼓包。